半导体工业的“粮食”

半导体工业的“粮食”——锗

大家也许知道，许多金属、盐和酸的水溶液以及大地，人体等等，都能导电，叫做导体；玻璃、木材、橡胶、陶瓷这一类东西，不能导电，叫做绝缘体；半导体的导电能力位于导体和绝缘体之间。

这次我们要结识的锗就是一种重要的半导体材料。

大家都知道，在日常生活中最常见的温度计就是水银温度计了，用它可以来测气温，可以测人的体温，对我们帮助可真不少。

可是，水银温度计的“感觉”太“迟钝”了，它只能测量一些特别大的东西和离它挨得很近的东西的温度，比如说吧，如果你不把它放在口中，它就测不出你的体温，这真是有些美中不足啊。

现在，人们已做成了一种“感觉”十分灵敏的温度计。它的灵敏度有多高呢？举个例子你就知道了，有一天你出去到一公里以外的公园里去玩，虽然把它这个“机灵鬼”放在家里，可它照样知道你的体温。

有的同学可能会问，这么灵敏的温度计是用什么做成的呀？

它是人们用锗做成的。在通常情况下，锗的电阻是很高的。我们可以拿水银来跟它作比较。假定水银的电导率是1，那么锗的电导率只有0．001，也就是说，锗的导电能力只有水银的千分之一。因此，我们可以用锗作成薄片电阻，涂到玻璃、石英或者陶瓷上，在雷达等设备里应用。

更重要的是，作为半导体材料，在不同的外因条件和杂质等因素的影响下，锗的导电能力会发生很大的变化。利用它的这个脾气，人们可以做成许多重要而有用的半导体元件。

锗的导电能力会随着温度的变化而灵敏地改变，温度变化几百度，导电能力改变了几百万倍。导电能力的改变是可以通过仪器很准确地测量出来的，所以人们利用锗的这个特性，做成了对温度变化感觉十分灵敏的半导体温度计——热敏电阻。

它的本领实在太高了，不但可以察觉到一公里以外人体的温度，还能测出摄氏万分之五度的温度变化。人们用它可以做成温度自动控制器、定时继电器等等，广泛地应用到生产实践中。

用锗不但可以做成灵敏的半导体温度计，而且可以来发电。

原来，温度对锗的另一个影响是产生“温差电效应”。半导体经过适当的组合，在它的一头加热，两头就有了温度差，这时就会产生电流。

可是，这有什么用处呢？

用处可大了。利用“温差电效应”，我们就能用锗做成温差电池，直接把热能变成电能，而不需要许多笨重、复杂，经常受到磨损和需要维护修理的锅炉、汽轮机、发电机等设备。

比如，把具有良好的温差电效应的锗硅合金用于温差发电机，结构简单，不用维修，使用寿命长达五到十年，而且还能成倍地提高发电效率。你看，这多么经济省事啊！

锗还可以用来制造光电池。太阳发出的光线照射到经过特殊加工的锗半导体上，就会不断地放出电来。光照越强，发出的电力越大。这样，我们就可以从太阳光那里取得无穷无尽的廉价电力。

也许你就有一台半导体收音机，没事时一按开关，就可以听到美妙的歌曲，激动人心的体育节目，关心国家大事的同学还可以从中听到最新的时事报导。

但你们知道收音机是由什么做成的吗？

原来，收音机的主要元件是晶体管——二极管和三极管，它们多数是用锗做成的。据统计，目前全世界每年生产的锗晶体管超过五亿只。

与电子管相比，晶体管既不需要真空抽气，又不需要灼热灯丝，它体积小，重量轻，寿命长，用电省，而且非常结实，在碰撞和震动的情况下也能长期使用。

当收音机刚出现时，由于它能使人们收听到远在千里之外的播音员的声音，因此人们曾亲切地称它叫“千里耳”。

用锗制成的晶体管还可用来制造“电脑”。一台每秒能运算一千万次的巨型电子计算机，它比人们的计算速度要快千万倍。如果使用电子管作元件，得装满一憧大楼，而如果用晶体管代替电子管，体积就可以大大缩小，几个不大的房间就可装得了，而且节省电力。现在，人们改用超大规模集成电路来制造“电脑”，它的体积越发小了。

传说以前有个身患肺痨的人，经过长期治疗毫不见效，病情反而愈加重了。在生命所剩不多的时间里，他毅然离家，搬进了深山老林，终日与山鸟为伴。这样过了几年后，他又完全健康地回到了家里，当人们见到他时，都十分惊讶，纷纷问他吃了什么“仙丹灵药”。他回答说，吃的食物跟以前一样，只是一日三餐坚持吃一些大蒜……虽然人们都弄不清楚大蒜为何能治疗痨病，但却都在每顿饭时食用一些蒜泥。从此往后，这儿的人很少再得痨病。

大蒜为什么会有这样的奇效呢？

原来，大蒜中含有许多天然抗癌元素硒和锗。微量元素硒，能够清除人体内极为有害的自由基，保护细胞的结构和功能，它还能刺激免疫球蛋白产生抗体，增强人体对疾病的抵抗力。

浙江有个盛产茶叶的村庄，那里的人都酷爱饮茶，长寿的人很多，几乎没有癌症，被誉为“无癌村”、“长寿庄”，经过科学家们的分析，茶叶中含有大量的硒，是那里无癌长寿的主要原因。

至于微量元素锗，作用就更大了，它能促进人体血液循环，增强人体的抵抗力，还能使衰老或丧失功能的细胞恢复功能。更重要的是，锗可以通过生物电位，抑制癌细胞的繁殖，它还能诱发人体内的干扰素，将巨噬细胞诱变为抗癌性巨噬细胞，所以有防癌抗癌作用。

传说中那个患有肺痨（很可能就是肺癌）的人，长期食用大蒜，治好了病，这是有充分的科学道理的。当然，补充微量元素硒、锗的途径很多，但都不如食用大蒜，因为它没有任何毒副作用。大蒜的食用方法很多，可以做成蒜泥等。

除了能防治癌症之外，大蒜还可以抑制胆固醇的合成，有效地防止高血压病。已患有高血压的病人，长期食用大蒜，也可以稳定病情，降低血压。